(57)【要約】  半導体基板の一面側にグリッド電極を有する受光面側電極が設けられた太陽電池セルの製造方法であって、第１導電型の前記半導体基板の一面側に、第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を形成する第１工程と、前記不純物拡散層のシート抵抗値を前記不純物拡散層の面内における複数の測定点において測定する第２工程と、前記測定した前記不純物拡散層の表面のシート抵抗値に対応して前記不純物拡散層の面内を複数の領域に区画し、隣接する前記グリッド電極同士の間の距離を前記領域毎に設定して、前記不純物拡散層に電気的に接続する前記受光面側電極を前記不純物拡散層上に形成する第３工程と、を含む。
2011024264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一面側にグリッド電極を有する受光面側電極が設けられた太陽電池セルの製造方法であって、
第１導電型の前記半導体基板の一面側に、第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を形成する第１工程と、
前記不純物拡散層のシート抵抗値を前記不純物拡散層の面内における複数の測定点において測定する第２工程と、
前記測定した前記不純物拡散層の表面のシート抵抗値に対応して前記不純物拡散層の面内を複数の領域に区画し、隣接する前記グリッド電極同士の間の距離を前記領域毎に設定して、前記不純物拡散層に電気的に接続する前記グリッド電極を前記不純物拡散層上に形成する第３工程と、
を含むことを特徴とする太陽電池セルの製造方法。
【請求項２】
前記不純物拡散層のシート抵抗値として、前記第１工程において前記不純物拡散層を形成した時点で前記不純物拡散層の表面のシート抵抗値を測定すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項３】
前記第１工程と前記第２工程との間に、前記不純物拡散層の表面に形成されたガラス質層を除去するガラス質層除去工程を有し、
前記不純物拡散層のシート抵抗値として、前記ガラス質層除去工程において前記ガラス質層を除去した時点で前記不純物拡散層の表面のシート抵抗値を測定すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項４】
前記第１工程と前記第２工程との間に、前記不純物拡散層の表面に形成されたガラス質層を除去するガラス質層除去工程と、前記不純物拡散層の表面層を除去する表面層除去工程と、を有し、
前記不純物拡散層のシート抵抗値として、前記表面層除去工程において前記前記不純物拡散層の表面層を除去した時点で前記不純物拡散層の表面のシート抵抗値を測定すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項５】
前記第３工程では、下記数式（１）に基づいて隣接する前記グリッド電極同士の間の距離を設定すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【数１】
2011024264.tif 000004
【請求項６】
前記不純物拡散層上に反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程を有し、
前記第３工程では、前記反射防止膜を貫通して前記不純物拡散層に電気的に接続する前記グリッド電極を形成すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項７】
前記受光面側電極が、前記グリッド電極よりも幅広のバス電極を有するとともに前記バス電極の長手方向と前記グリッド電極の長手方向とが前記半導体基板の面内において略直角方向に交差しており、
前記第３工程では、前記バス電極の長手方向において前記不純物拡散層を面内において複数の領域に区画するとともに前記グリッド電極の長手方向において前記不純物拡散層を面内において複数の領域に区画すること、
を特徴とする請求項１に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項８】
前記第３工程では、前記バス電極の本数をｎ本とした場合に、前記バス電極の長手方向において前記不純物拡散層を１〜２×ｎ等分した前記複数の領域に区画すること、
を特徴とする請求項７に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項９】
前記バス電極の本数が２本以上であること、
を特徴とする請求項８に記載の太陽電池セルの製造方法。
【請求項１０】
第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の一面側に第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層と、グリッド電極を有して前記不純物拡散層上に設けられた受光面側電極と、を有する太陽電池セルであって、
前記不純物拡散層の表面のシート抵抗値に対応して前記不純物拡散層が複数の領域に区画され、隣接する前記グリッド電極同士の間の距離が前記領域毎に設定されていること、
を特徴とする太陽電池セル。
【請求項１１】
隣接する前記グリッド電極同士の間の距離が下記数式（２）に基づいて前記領域毎に設定されていること、
を特徴とする請求項１０に記載の太陽電池セル。
【数２】
2011024264.tif 000005
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池セルおよびその製造方法に関し、特に、光電変換効率に優れた太陽電池セルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バルク型太陽電池セルは一般的に以下のような方法により作製されている。まず、例えば第１導電型の基板としてｐ型シリコン基板を用意し、鋳造インゴットからスライスした際に発生するシリコン表面のダメージ層を例えば数〜２０ｗｔ％苛性ソーダや炭酸苛性ソーダで１０μｍ〜２０μｍ厚除去した後、同様のアルカリ低濃度液にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を添加した溶液で異方性エッチングを行ない、シリコン（１１１）面が出るようにテクスチャーを形成する。【０００３】
続いて、例えばオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）、窒素、酸素の混合ガス雰囲気で例えば８００〜９００℃／数十分間処理し、表面前面に一様に第２導電型の不純物層としてｎ型層を形成する。シリコン表面に一様に形成されたｎ型層のシート抵抗を３０〜８０Ω／□程度とすることで、良好な太陽電池の電気特性が得られる。この後、基板をフッ酸水溶液に浸漬し、拡散処理中に表面に堆積したガラス質（ＰＳＧ）をエッチング除去する。【０００４】
次に、基板の裏面等の不要な領域に形成されたｎ型層を除去する。ｎ型層の除去は、基板の受光面側に形成されたｎ型層を保護するために高分子レジストペーストをスクリーン印刷法で基板の受光面側に付着・乾燥させた後、例えば２０ｗｔ％水酸化カリウム溶液中へ基板を数分間浸漬することにより行う。その後、レジストを有機溶剤で除去する。この基板の裏面等のｎ型層を除去する別の方法として、工程の最後にレーザやドライエチングにより端面分離を行う方法もある。【０００５】
次に、反射防止を目的とした絶縁膜（反射防止膜）としてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、酸化チタン膜などの絶縁膜をｎ型層の表面に一様な厚みで形成する。反射防止膜としてシリコン窒化膜を形成する場合は、例えばプラズマＣＶＤ法でＳｉＨ４ガス及びＮＨ３ガスを原材料にして、３００℃以上、減圧下の条件で成膜形成する。反射防止膜の屈折率は２．０〜２．２程度であり、最適な膜厚は７０ｎｍ〜９０ｎｍ程度である。なお、このようにして形成される反射防止膜は絶縁体であることに注意すべきであり、表面側電極をこの上に単に形成しただけでは、太陽電池として作用しない。【０００６】
次に、グリッド電極形成用およびバス電極形成用のマスクを使用して、表面側電極となる銀ペーストを反射防止膜上にグリッド電極およびバス電極の形状にスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる。【０００７】
次に、裏アルミニウム電極となる裏アルミニウム電極ペースト、および裏銀バス電極となる裏銀ペーストを基板の裏面にそれぞれ裏アルミニウム電極の形状および裏銀バス電極の形状にスクリーン印刷法により塗布し、乾燥させる。【０００８】
次に、シリコン基板の表裏面に塗布した電極ペーストを同時に６００℃〜９００℃程度で数分間焼成する。これにより、反射防止膜上に表面側電極としてグリッド電極およびバス電極が形成され、シリコン基板の裏面に裏面側電極として裏アルミニウム電極および裏銀バス電極が形成される。ここで、シリコン基板の表面側では銀ペースト中に含まれているガラス材料で反射防止膜が溶融している間に銀材料がシリコンと接触し、再凝固する。これにより、表面側電極とシリコン基板（ｎ型層）との導通が確保される。このようなプロセスは、ファイヤースルー法と呼ばれている。また、裏アルミニウム電極ペーストもシリコン基板の裏面と反応し、裏アルミニウム電極の直下にｐ＋層が形成される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】J.  Lindmayer  &  J.  Allison  「AN  IMPROVED  SILICON  SOLAR  CELL  -  THE  VIOLET  CELL」  IEEE  Photovoltaic  Specialists  Conference  9th  p.８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記のようにして作製されるバルク型太陽電池セルの効率を向上させるためには、表面側電極のパターンが重要である。表面側電極のパターン設計のパラメータの１つとして、ｎ型層の形成後のシート抵抗値がある。従来は、ｎ型層のある位置におけるシート抵抗値、またはｎ型層の面内の数点でシート抵抗値を測定している場合はその代表値に対して最適なグリッド電極間距離を設定し、この設定値を一律に太陽電池セル内の受光面全体に適用していた。【００１１】
しかしながら、ｎ型層を形成する不純物拡散工程においては、不純物の拡散処理ロット毎に不純物の拡散具合のばらつきが発生し、シート抵抗値のばらつきが発生する。また、１つの太陽電池セル内においても、ｎ型層の面内で不純物の拡散具合のばらつきが発生し、シート抵抗値のばらつき（面内分布）が発生する。【００１２】
このような不純物の拡散具合のばらつきは、拡散装置や拡散条件に因る部分がある。このため、ｎ型層の面内でのシート抵抗値のばらつき（面内分布）は、不純物の拡散処理ロット毎に同じような傾向を示すことが多い。【００１３】
そして、上記のようなバルク型太陽電池セルの効率を更に向上させる一つの方法として、例えばｎ型層の表面にサブミクロン程度のエッチングを施す技術が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。これは、デッド層と呼ばれるｎ型層の最表面層を除去することを目的としている。デッド層は、ｎ型層の表面付近の不純物密度が１０２１ｃｍ−３程度となった層であり、少数キャリアである正孔の寿命を低下させる為、太陽電池の光電変換効率低下の原因となる。しかしながら、このデッド層の除去を実施することにより、さらにｎ型層の面内におけるシート抵抗値のばらつき（面内分布）が増長される。【００１４】
すなわち、上述したようにｎ型層には面内においてシート抵抗値のばらつき（面内分布）が存在する。このため、従来のように受光面の全面に一律に適用したグリッド電極間距離は受光面の全面において最適値とはなっておらず、グリッド電極間距離の一律な適用は光電変換効率を低下させる要因になる、という問題があった。【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光電変換効率に優れた太陽電池セルおよびその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池セルの製造方法は、半導体基板の一面側にグリッド電極を有する受光面側電極が設けられた太陽電池セルの製造方法であって、第１導電型の前記半導体基板の一面側に、第２導電型の不純物元素が拡散された不純物拡散層を形成する第１工程と、前記不純物拡散層のシート抵抗値を前記不純物拡散層の面内における複数の測定点において測定する第２工程と、前記測定した前記不純物拡散層の表面のシート抵抗値に対応して前記不純物拡散層の面内を複数の領域に区画し、隣接する前記グリッド電極同士の間の距離を前記領域毎に設定して、前記不純物拡散層に電気的に接続する前記受光面側電極を前記不純物拡散層上に形成する第３工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、不純物拡散層のシート抵抗値が面内においてばらつき（面内分布）を有する場合でも太陽電池セルの光電変換効率を高効率化することができ、光電変換効率に優れた太陽電池セルを得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１−１】図１−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルを受光面側から見た上面図である。
【図１−２】図１−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルを受光面と反対側から見た下面図である。
【図１−３】図１−３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの図１−２のＡ−Ａ方向における要部断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３−１】図３−１は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。
【図３−２】図３−２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。
【図３−３】図３−３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。
【図３−４】図３−４は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。
【図３−５】図３−５は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。
【図３−６】図３−６は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造工程の一例を説明するための断面図である。
【図４】図４は、太陽電池セルの光電変換効率、グリッド電極間距離、ｎ型不純物拡散層のシート抵抗値の関係をシュミュレーションした結果を示す特性図である。
【図５】図５は、銀ペーストの塗布パターンを示す平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法を適用して作製した他の太陽電池セルを受光面側から見た上面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法を適用して作製した他の太陽電池セルを受光面側から見た上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかる太陽電池セルおよびその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００２０】
実施の形態．
図１−１〜図１−３は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル１の構成を説明するための図であり、図１−１は、受光面側から見た太陽電池セル１の上面図、図１−２は、受光面と反対側からみた太陽電池セル１の下面図、図１−３は、図１−２のＡ−Ａ方向における太陽電池セル１の要部断面図である。
【００２１】
本実施の形態にかかる太陽電池セル１においては、ｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２の受光面側にリン拡散によってｎ型不純物拡散層３が形成されて、ｐｎ接合を有する半導体基板１１が形成されているとともに、ｎ型不純物拡散層３上にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）よりなる反射防止膜４が形成されている。なお、半導体基板２としてはｐ型単結晶のシリコン基板に限定されず、ｐ型多結晶のシリコン基板やｎ型の多結晶のシリコン基板、ｎ型の単結晶シリコン基板を用いてもよい。
【００２２】
また、半導体基板１１（ｎ型不純物拡散層３）の受光面側の表面には、テクスチャー構造として微小凹凸が形成されている。微小凹凸は、受光面において外部からの光を吸収する面積を増加し、受光面における反射率を抑え、光を閉じ込める構造となっている。
【００２３】
反射防止膜４は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）や酸化チタン膜（ＴｉＯ２）膜などの絶縁膜からなる。また、半導体基板１１の受光面側には、長尺細長の表銀グリッド電極５が複数並べて設けられ、この表銀グリッド電極５と導通する表銀バス電極６が該表銀グリッド電極５と略直交するように設けられており、それぞれ底面部においてｎ型不純物拡散層３に電気的に接続している。表銀グリッド電極５および表銀バス電極６は銀材料により構成されている。
【００２４】
表銀グリッド電極５は、銀（Ａｇ）を主体とした材料により構成され、例えば１００μｍ〜２００μｍ程度の幅、５μｍ〜２０μｍ程度の高さを有するとともに所定の間隔で略平行に配置され、半導体基板１１の内部で発電した電気を集電する。また、表銀バス電極６は、銀（Ａｇ）を主体とした材料により構成され、例えば０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の幅を有するとともに太陽電池セル１枚当たりに例えば２本〜５本程度配置され、表銀グリッド電極５で集電した電気を外部に取り出す。そして、表銀グリッド電極５と表銀バス電極６とにより第１電極である受光面側電極１２が構成される。受光面側電極１２は、半導体基板１１に入射する太陽光を遮ってしまうため、可能なかぎり面積を小さくすることが発電効率向上の観点では望ましく、図１−１に示すような櫛型の表銀グリッド電極５とバー状の表銀バス電極６として配置してするのが一般的である。
【００２５】
シリコン太陽電池セルの受光面側電極の電極材料には、通常、銀ペーストが用いられ、例えば、鉛ボロンガラスが添加されている。このガラスはフリット状のもので、例えば、鉛（Ｐｂ）５〜３０ｗｔ％、ボロン（Ｂ）５〜１０ｗｔ％、シリコン（Ｓｉ）５〜１５ｗｔ％、酸素（Ｏ）３０〜６０ｗｔ％の組成から成り、さらに、亜鉛(Ｚｎ)やカドミウム（Ｃｄ）なども数ｗｔ％程度混合される場合もある。このような鉛ボロンガラスは、数百℃（例えば、８００℃）の加熱で溶解し、その際にシリコンを侵食する性質を有している。また一般に、結晶系シリコン太陽電池セルの製造方法においては、このガラスフリットの特性を利用して、シリコン基板と銀ペーストとの電気的接触を得る方法が用いられている。
【００２６】
一方、半導体基板１１の裏面（受光面と反対側の面）には、全体にわたってアルミニウム材料からなる裏アルミニウム電極７が設けられ、また表銀バス電極６と略同一方向に延在して銀材料からなる裏銀電極８が設けられている。そして、裏アルミニウム電極７と裏銀電極８とにより第２電極である裏面側電極１３が構成される。また、裏アルミニウム電極７には、半導体基板１１を通過する長波長光を反射させて発電に再利用するＢＳＲ（Back  Surface  Reflection）効果も期待している。
【００２７】
上記のような受光面側電極１２の材料としては銀を、裏面側電極の材料としてはアルミニウムと必要に応じて一部領域には銀を主成分とする材料を用いることが、低コストおよび性能向上の観点で一般的である。
【００２８】
また、半導体基板１１の裏面（受光面と反対側の面）側の表層部には、高濃度不純物を含んだｐ＋層（ＢＳＦ（Back  Surface  Field））９が形成されている。ｐ＋層（ＢＳＦ）９は、ＢＳＦ効果を得るために設けられ、ｐ型層（半導体基板２）中の電子が消滅しないようにバンド構造の電界でｐ型層（半導体基板２）電子濃度を高めるようにする。
【００２９】
このように構成された太陽電池セル１では、太陽光が太陽電池セル１の受光面側から半導体基板１１のｐｎ接合面（半導体基板２とｎ型不純物拡散層３との接合面）に照射されると、ホールと電子が生成する。ｐｎ接合部の電界によって、生成した電子はｎ型不純物拡散層３に向かって移動し、ホールはｐ＋層９に向かって移動する。これにより、ｎ型不純物拡散層３に電子が過剰となり、ｐ＋層９にホールが過剰となる結果、光起電力が発生する。この光起電力はｐｎ接合を順方向にバイアスする向きに生じ、ｎ型不純物拡散層３に接続した受光面側電極１２がマイナス極となり、ｐ＋層９に接続した裏アルミニウム電極７がプラス極となって、図示しない外部回路に電流が流れる。
【００３０】
以上のように構成された本実施の形態にかかる太陽電池セル１では、ｎ型不純物拡散層３の面内において表面のシート抵抗値にばらつき（面内分布）が存在する。このシート抵抗値のばらつき（面内分布）は、ｎ型不純物拡散層３を形成する不純物拡散工程における不純物の拡散具合のばらつきに因って生じるものである。そして、太陽電池セル１の光電変換効率と、表銀バス電極６の長手方向において隣接する表銀グリッド電極５同士の距離であるグリッド電極間距離と、ｎ型不純物拡散層３のシート抵抗値とには相関関係がある。
【００３１】
そこで太陽電池セル１では、ｎ型不純物拡散層３の表面のシート抵抗値の測定値に基づいて、ｎ型不純物拡散層３を表銀バス電極６の長手方向において受光面を領域Ａ１〜領域Ａ１１の領域に区画し、表銀バス電極６の長手方向において隣接する表銀グリッド電極５同士の距離であるグリッド電極間距離を領域毎にそれぞれ異なる距離に設定して、隣接する表銀グリッド電極５同士を配置している。
【００３２】
すなわち、太陽電池セル１では、隣接する表銀グリッド電極５同士の距離であるグリッド電極間距離がセル面内で一定ではなく、ｎ型不純物拡散層３の表面のシート抵抗値に対応してグリッド電極間距離が適切な値となるようにグリッド電極間距離がセル面内において設定されている。したがって、太陽電池セル１においては、図１−１に示すようにグリッド電極間距離はセル面内で一律ではなく、グリッド電極間距離が長い箇所と短い箇所とが混在している。
【００３３】
このように太陽電池セル１では、ｎ型不純物拡散層３の面内におけるシート抵抗値にばらつき（面内分布）に対応して、ｎ型不純物拡散層３の面内における各シート抵抗値に適した値となるようにグリッド電極間距離が設定されて表銀グリッド電極５が配置されていることにより、光電変換効率の向上が図られており、高光電変換効率を有する太陽電池セルが実現されている。
【００３４】
なお、本実施の形態において、ｎ型不純物拡散層３の表面のシート抵抗値とは、（１）太陽電池セルの製造工程においてｎ型不純物拡散層３を形成した時点、（２）ｎ型不純物拡散層３の形成後に該ｎ型不純物拡散層３の表面に形成されたガラス質（燐珪酸ガラス、ＰＳＧ：Phospho-Silicate  Glass）層を除去した時点、（３）ガラス質を除去した後にデッド層（ｎ型不純物拡散層３の最表面層）をわずかに除去した時点、の何れかの時点において測定した受光面の表面のシート抵抗値である。
【００３５】
すなわち、上記（１）のタイミングで測定されたシート抵抗値は、ｎ型不純物拡散層３上に形成されているガラス質層の表面のシート抵抗値である。また、上記（２）のタイミングで測定されたシート抵抗値は、ｎ型不純物拡散層３の最表面層に形成されているデッド層の表面のシート抵抗値である。また、上記（３）のタイミングで測定されたシート抵抗値は、デッド層が除去されたｎ型不純物拡散層３の表面のシート抵抗値である。これらの３種類のタイミングで測定されたシート抵抗値は、同じ位置においても異なる値となるが、ｎ型不純物拡散層３の面内におけるばらつき（面内分布）は同じ傾向を有する。
【００３６】
デッド層は、ｎ型不純物拡散層３の表面付近の不純物密度が１０２１ｃｍ−３程度となった層であり、少数キャリアであるホール（正孔）の寿命を低下させる為、太陽電池の光電変換効率低下の原因となる。太陽電池セル１では、ｎ型不純物拡散層３上に直接反射防止膜４および受光面側電極１２が設けられており、ｎ型不純物拡散層３の最表面にこのようなデッド層が存在しないため、デッド層に起因した太陽電池の光電変換効率の低下が防止されている。
【００３７】
なお、上記においてはデッド層が確実に除去されている場合について説明したが、本発明による光電変換効率の高効率化の効果はデッド層がｎ型不純物拡散層３の表面に残存している場合でも該デッド層による光電変換効率低下とは関係なく得ることができる。
【００３８】
以下、本実施の形態にかかる太陽電池セル１の製造方法について図面に沿って説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル１の製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。図３−１〜図３−６は、本発明の実施の形態にかかる太陽電池セル１の製造工程の一例を説明するための断面図である。
【００３９】
まず、半導体基板２として例えば数百μｍ厚のｐ型単結晶シリコン基板を用意する（図３−１）。ｐ型単結晶シリコン基板は、溶融したシリコンを冷却固化してできたインゴットをワイヤーソーでスライスして製造するため、表面にスライス時のダメージが残っている。そこで、ｐ型単結晶シリコン基板を酸または加熱したアルカリ溶液中、例えば水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して表面をエッチングすることにより、シリコン基板の切り出し時に発生してｐ型単結晶シリコン基板の表面近くに存在するダメージ領域を取り除く。例えば数〜２０ｗｔ％苛性ソーダや炭酸苛性ソーダで１０μｍ〜２０μｍ厚だけ表面を除去する。なお、半導体基板２に用いるｐ型シリコン基板は単結晶、多結晶のいずれでも良いが、ここでは、比抵抗が０．１Ω・ｃｍ〜５Ω・ｃｍであり、（１００）面方位のｐ型単結晶シリコン基板を例に説明する。
【００４０】
ダメージ除去に続いて、同様のアルカリ低濃度液にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を添加した溶液でｐ型単結晶シリコン基板の異方性エッチングを行ない、シリコン（１１１）面が出るようにｐ型単結晶シリコン基板の受光面側の表面に微小凹凸を形成してテクスチャー構造２ａを形成する（ステップＳ１０、図３−２）。このようなテクスチャー構造をｐ型単結晶シリコン基板の受光面側に設けることで、太陽電池セル１の表面側で光の多重反射を生じさせ、太陽電池セル１に入射する光を効率的に半導体基板１１の内部に吸収させることができ、実効的に反射率を低減して変換効率を向上させることができる。アルカリ溶液で、ダメージ層の除去およびテクスチャー構造の形成を行う場合は、アルカリ溶液の濃度をそれぞれの目的に応じた濃度に調整し、連続処理をする場合がある。
【００４１】
つぎに、半導体基板２にｐｎ接合を形成する（ステップＳ２０、図３−３）。すなわち、リン（Ｐ）等のＶ族元素を半導体基板２に拡散等させて数百ｎｍ厚のｎ型不純物拡散層３を形成する。ここでは、表面にテクスチャー構造を形成したｐ型単結晶シリコン基板に対して、熱拡散によりオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）を拡散させてｐｎ接合を形成する。これにより、第１導電型層であるｐ型単結晶シリコンからなる半導体基板２と、該半導体基板２の受光面側に形成された第２導電型層であるｎ型不純物拡散層３と、によりｐｎ接合が構成された半導体基板１１が得られる。
【００４２】
この拡散工程では、ｐ型単結晶シリコン基板を例えばオキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）ガス窒素ガス、酸素ガスの混合ガス雰囲気中で気相拡散法により例えば８００℃〜９００℃の高温で数十分間、熱拡散させてｐ型単結晶シリコン基板の表面層にリン（Ｐ）が拡散したｎ型不純物拡散層３を一様に形成する。半導体基板２の表面に形成されたｎ型不純物拡散層３のシート抵抗の範囲が３０Ω／□〜８０Ω／□程度である場合に良好な太陽電池の電気特性が得られる。
【００４３】
ここで、ｎ型不純物拡散層３の形成直後の表面には拡散処理中に表面に堆積したガラス質（燐珪酸ガラス、ＰＳＧ：Phospho-Silicate  Glass）層が形成されているため（図示せず）、該リンガラス層をフッ酸溶液等を用いて除去する（ステップＳ３０）。つぎに、リンガラス層除去後のｎ型不純物拡散層３のシート抵抗値をｎ型不純物拡散層３の面内における複数の測定点において測定する（ステップＳ４０）。
【００４４】
なお、図中における記載は省略しているが、ｎ型不純物拡散層３は半導体基板２の全面に形成される。そこで、半導体基板２の裏面等に形成されたｎ型不純物拡散層３の影響を取り除くために、半導体基板２の受光面側のみにｎ型不純物拡散層３を残して、それ以外の領域のｎ型不純物拡散層３を除去する。
【００４５】
例えば、半導体基板２の受光面側のｎ型不純物拡散層３を保護するために、半導体基板２の受光面側に高分子レジストペーストをスクリーン印刷法で塗布し、乾燥させる。そして、半導体基板２を例えば２０ｗｔ％水酸化カリウム溶液中へ数分間浸漬して、半導体基板２の受光面側以外の表面に形成されたｎ型不純物拡散層３を除去する。その後、高分子レジストを有機溶剤で除去する。これにより、半導体基板２の受光面側のみにｎ型不純物拡散層３を残すことができる。なお、半導体基板２の裏面等のｎ型不純物拡散層３の影響を除くために行う別の方法として、工程の最後にレーザやドライエチングにより端面分離を行うこともある。また、予め、半導体基板２の受光面側のみにｎ型不純物拡散層３を形成してもよい。
【００４６】
次に、例えばフッ硝酸溶液を用いてｎ型不純物拡散層３の最表面層をわずかに除去してデッド層を除去する（ステップＳ５０）。
【００４７】
次に、光電変換効率改善のために、ｐ型単結晶シリコン基板の受光面側の一面に反射防止膜４を一様な厚みで形成する（ステップＳ６０、図３−４）。反射防止膜４の膜厚および屈折率は、光反射を最も抑制する値に設定する。反射防止膜４の形成は、例えばプラズマＣＶＤ法を使用し、シラン（ＳｉＨ４）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスの混合ガスを原材料に用いて、３００℃以上、減圧下の条件で反射防止膜４として窒化シリコン膜を成膜形成する。屈折率は例えば２．０〜２．２程度であり、最適な反射防止膜厚は例えば７０ｎｍ〜９０ｎｍである。なお、反射防止膜４として、屈折率の異なる２層以上の膜を積層してもよい。また、反射防止膜４の形成方法は、プラズマＣＶＤ法の他に蒸着法、熱ＣＶＤ法などを用いてもよい。なお、このようにして形成される反射防止膜４は絶縁体であることに注意すべきであり、受光面側電極１２をこの上に単に形成しただけでは、太陽電池セルとして作用しない。
【００４８】
ついで、スクリーン印刷により電極を形成する。まず、受光面側電極１２を作製する（焼成前）。まず、測定したｎ型不純物拡散層３の表面のシート抵抗値に対応してｎ型不純物拡散層３の面内を複数の領域に区画する（ステップＳ７０）。つぎに、隣接する表銀グリッド電極５同士の距離であるグリッド電極間距離を、区画した領域毎に下記数式（１）に基づいて各シート抵抗値に適した値に設定する（ステップＳ８０）。
【００４９】
【数１】
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【００５０】
そして、ｎ型不純物拡散層３に電気的に接続する表銀グリッド電極５（焼成前）を設定したグリッド電極間距離に従ってｎ型不純物拡散層３上に形成し、また表銀バス電極６（焼成前）をｎ型不純物拡散層３上に形成する。
【００５１】
すなわち、ｐ型単結晶シリコン基板の受光面である反射防止膜４上に、表銀グリッド電極５と表銀バス電極６との形状に、ガラスフリットを含む電極材料ペーストである銀ペースト１２ａをスクリーン印刷によって塗布した後、銀ペーストを乾燥させる（ステップＳ９０、図３−５）。ここで、銀ペースト１２ａは、図５に示すようなパターンで塗布される。図５は、銀ペースト１２ａの塗布パターンを示す平面図である。
【００５２】
太陽電池セル１の光電変換効率、グリッド電極間距離、ｎ型不純物拡散層３のシート抵抗値の関係をシュミュレーションした結果を図４に示す。太陽電池セル１の光電変換効率とグリッド電極間距離とｎ型不純物拡散層３のシート抵抗値とには相関関係がある。図４において、各シート抵抗値における光電変換効率の最高点を結んでいくことにより、最高の光電変換効率を得ることのできるシート抵抗値とグリッド電極間距離との関係式αを導き出すことができる。この関係式αは、上記の数式（１）に対応する関係式である。本計算は、ウエハサイズを１５６ｍｍ×１５６ｍｍとし、表銀バス電極６の本数を３本として行ったものである。なお、ウエハサイズについては１４５ｍｍ×１４５ｍｍ〜１６０ｍｍ×１６０ｍｍ、表銀バス電極６の本数は２本〜５本までは、同様の傾向を持つことが、シュミュレーション、および実験により確認されている。
【００５３】
次に、ｐ型単結晶シリコン基板の裏面側にスクリーン印刷によって、裏アルミニウム電極７の形状に電極材料ペーストであるアルミニウムペースト７ａを塗布し、さらに裏銀電極８の形状に電極材料ペーストである銀ペースト８ａを塗布し、乾燥させる（ステップＳ１００、図３−５）。なお、図中ではアルミニウムペースト７ａのみを示しており、銀ペースト８ａの記載を省略している。
【００５４】
その後、半導体基板１１の表面および裏面の電極ペーストを例えば６００℃〜９００℃で同時に焼成することで、半導体基板１１の表側では銀ペースト１２ａ中に含まれているガラス材料で反射防止膜４が溶融している間に銀材料がシリコンと接触し再凝固する。これにより、受光面側電極１２としての表銀グリッド電極５および表銀バス電極６とが得られ、受光面側電極１２と半導体基板１１のシリコンとの導通が確保される（ステップＳ１１０、図３−６）。このようなプロセスは、ファイヤースルー法と呼ばれる。
【００５５】
また、アルミニウムペースト７ａも半導体基板１１のシリコンと反応して裏アルミニウム電極７が得られ、かつ裏アルミニウム電極７の直下にｐ＋層９を形成する。また、銀ペースト８ａの銀材料がシリコンと接触し再凝固して裏銀電極８が得られる（図３−６）。なお、図中では表銀グリッド電極５および裏アルミニウム電極７のみを示しており、表銀バス電極６および裏銀電極８の記載を省略している。
【００５６】
以上のような工程を実施することにより、図１−１〜図１−３に示す本実施の形態にかかる太陽電池セル１を作製することができる。なお、電極材料であるペーストの半導体基板１１への配置の順番を、受光面側と裏面側とで入れ替えてもよい。
【００５７】
図６および図７は、上述した本実施の形態にかかる太陽電池セル１の製造方法を適用して作製した他の太陽電池セル２１、２２を受光面側から見た上面図である。図６に示す太陽電池セル２１は、表銀バス電極６の長手方向においてｎ型不純物拡散層３が面内において複数の領域に区画されるとともに表銀グリッド電極５の長手方向においてもｎ型不純物拡散層３が面内において２つの領域に区画されている。すなわち、ｎ型不純物拡散層３は、表銀グリッド電極５の長手方向において２本の表銀バス電極６の中間位置を境界として２つの領域に等分に区画されている。そして、この区画された領域毎に上記の数式（１）に基づいてグリッド電極間距離が設定されている。したがって、表銀グリッド電極５の電極パターンが、表銀グリッド電極５の長手方向において２等分された電極パターンとなっている。
【００５８】
また、図７に示す太陽電池セル２２は、表銀バス電極６の長手方向においてｎ型不純物拡散層３が面内において複数の領域に区画されるとともに表銀グリッド電極５の長手方向においてもｎ型不純物拡散層３が面内において４つの領域に区画されている。すなわち、ｎ型不純物拡散層３は、表銀グリッド電極５の長手方向において２本の表銀バス電極６およびその中間位置を境界として４つの領域に等分に区画されている。そして、この区画された領域毎に上記の数式（１）に基づいてグリッド電極間距離が設定されている。したがって、表銀グリッド電極５の電極パターンが、表銀グリッド電極５の長手方向において４等分された電極パターンとなっている。
【００５９】
太陽電池セル１の光電変換効率とグリッド電極間距離とｎ型不純物拡散層３のシート抵抗値とには相関関係がある。したがって、図６に示す太陽電池セル２１では、表銀グリッド電極５の長手方向においてもｎ型不純物拡散層３が面内において複数の領域に区画され、区画された領域毎に上記の数式（１）に基づいてグリッド電極間距離が設定されることにより、ｎ型不純物拡散層３の面内におけるシート抵抗値にばらつき（面内分布）に対応して各シート抵抗値に適したグリッド電極間距離をより柔軟に細かく設定することができ、光電変換効率を向上させることができる。そして、図７に示す太陽電池セル２２では、図６に示す太陽電池セルよりもさらにｎ型不純物拡散層３の面内におけるシート抵抗値にばらつき（面内分布）に対応して各シート抵抗値に適したグリッド電極間距離をより柔軟に細かく設定することができ、光電変換効率を向上させることができる。
【００６０】
なお、表銀グリッド電極５の電極パターンは、表銀グリッド電極５の長手方向において４等分以上に分割された電極パターンとされてもよい。また、上記においては表銀バス電極６が２本である場合を示しているが、表銀バス電極６が３本以上である場合も同様の考えで電極配置を異ならせることが可能である。すなわち、表銀バス電極６の本数がｎ本である場合は、表銀グリッド電極５の長手方向において、１〜ｎ×２等分できる。この場合も、ｎ型不純物拡散層３の面内におけるシート抵抗値にばらつき（面内分布）に対応して各シート抵抗値に適したグリッド電極間距離をより柔軟に細かく設定することができ、光電変換効率を向上させることができる。
【００６１】
上述したように、本実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法によれば、ｎ型不純物拡散層３のシート抵抗値をｎ型不純物拡散層３の面内における複数の測定点において測定し、測定したｎ型不純物拡散層３の表面のシート抵抗値に対応してｎ型不純物拡散層３の面内を複数の領域に区画し、隣接する表銀グリッド電極５同士の距離であるグリッド電極間距離を、区画した領域毎に上記数式（１）に基づいて設定して表銀グリッド電極５を形成する。これにより、ｎ型不純物拡散層３の面内におけるシート抵抗値にばらつき（面内分布）に応じてグリッド電極間距離を柔軟に細かく設定することができ、光電変換効率を向上させることができる。
【００６２】
したがって、本実施の形態にかかる太陽電池セルの製造方法によれば、ｎ型不純物拡散層３の面内におけるシート抵抗値にばらつき（面内分布）が考慮され、ｎ型不純物拡散層３の面内におけるシート抵抗値にばらつき（面内分布）による光電変換効率の低下が防止された、光電変換効率に優れた太陽電池セルを簡便に製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明にかかる太陽電池セルの製造方法は、不純物拡散層の面内におけるシート抵抗値にばらつき（面内分布）を考慮した太陽電池セルの製造に有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１  太陽電池セル
２  半導体基板
２ａ  テクスチャー構造
３  ｎ型不純物拡散層
４  反射防止膜
５  表銀グリッド電極
６  表銀バス電極
７  裏アルミニウム電極
７ａ  アルミニウムペースト
８  裏銀電極
８ａ  銀ペースト
９  ｐ＋層（ＢＳＦ）
１１  半導体基板
１２  受光面側電極
１２ａ  銀ペースト
１３  裏面側電極
２１  太陽電池セル
２２  太陽電池セル
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【図３−６】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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